水葫芦对水中Pb_的吸附性能研究_閤明勇

1． 4 常用公式
（ 1） Pb（ II） 的去除率计算式见式（ 1） 。
作者简介： 閤明勇（ 1979 － ） ，从事环保工程方面的工作。
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广州化工
2012 年 7 月
η
=
C0 － Ce C0
×
100%
（ 1）
（ 2） 水葫芦对 Pb（ II） 的吸附容量计算方法见式（ 2） 。
qe
= （ C0
水葫芦是外来入侵物种，在我国的一些富营养化湖泊、池塘 中大量疯狂繁殖，引起水体缺氧，水质恶化，是一类急需治理的污 染［4］。另外一方面，国内外的研究表明，水葫芦来源广泛，其对水 体中的重金 属 具 有 一 定 的 吸 附 能 力，具 有 治 理 重 金 属 污 染 的 潜 力［5］。打捞水葫芦进行干化处理，并将其用于水体中重金属的吸 附，可从一定程度上减少水体中水葫芦的危害，还可同时治理重 金属污染，达 到 以 废 治 废 的 目 的。本 论 文 研 究 水 葫 芦 对 水 体 中 Pb（ II） 的吸附性能，探索影响水葫芦吸附 Pb（ II） 的主要因素和特 性，为水葫芦污染的治理和环保应用提供基础研究数据。
qt ———t 时刻的吸附容量，mg / g
V———Pb（ II） 溶液的体积，L
M———投加水葫芦的质量，g k1 ———准一级动力学常数，min － 1
k2 ———准二级动力学常数，g / mg / min
2 结果和讨论
2． 1 水葫芦和其他生物质吸附剂对含铅废水的吸附 效果比较
配制 一 系 列 浓 度 为 30 mg / L Pb （ II） 溶 液 （ 溶 液 体 积 为 50 mL，溶液 pH 值为 4． 7） ，向 Pb（ II） 溶液中分别投加水葫芦、桔 子皮、木屑、玉米芯屑及活性炭，吸附剂投加量均为 1． 0 g / L，在 25 ℃ 下在水浴振荡器中充分振荡至吸附平衡，测定吸附后溶液 中 Pb（ II） 的 残 余 浓 度，根 据 公 式 （ 1 ） 计 算 出 不 同 吸 附 材 料 对 Pb（ II） 的去除效率，结果见表 3。
1 实验部分
1． 1 主要实验仪器和药品
主要实验仪器： 水浴振荡器（ HZS － H） ，东联电子技术开发
有限公司； pH 计（ PHS － 3C） ，上海雷磁仪器厂； 电热鼓风干燥箱 （ 101A － 1） ，上海市实验仪器总厂； 电子分析天平（ AR1140 / C） ， 上海奥 豪 斯 公 司； 电 感 耦 合 等 离 子 体 发 射 光 谱 仪 （ Optima 5300DV） ，Perkin Elmer，USA。
第 40 卷第 13 期 2012 年 7 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
Vol． 40 No． 13 July． 2012
水葫芦对水中 Pb（ II） 的吸附性能研究
閤明勇1，杨 光2
（ 1 广西大学人事处，广西 南宁 530004； 2 广州路博环保科技有限公司，广东 广州 511419）
1． 3 吸附实验
称取 1． 5985 g Pb（ NO3 ） 2 加去离子水定容至 1000 mL，配成 1000 mg / L 标准储备液，然后稀释储备液成一定的浓度，用于实 验研究。
在 100 mL 的锥形瓶中投加一定量的水葫芦吸附剂，加入一 定浓度的 Pb （ II） 溶 液 50 mL，用 盐 酸 或 氢 氧 化 钠 溶 液 调 节 Pb（ II） 溶液的 pH 值至实验所需值，在 25 ℃ 下以 130 r / min 的频 率振荡吸附，在设定的时间取溶液过滤离心，取上清液用感应耦 合等离子体发射光谱仪在 217． 0 nm 处测定溶液中剩余 Pb（ II） 的浓度。
表 1 不同吸附材料对 Pb（ II） 的去除效果比较 Table 1 Comparison of Pb（ II） removal percentage
by different adsorbents
名称 水葫芦 桔子皮
木屑 玉米屑 活性炭
Pb（ II） 去除率 / % 93． 3 86． 6 65． 8 60． 2 92． 4
图 2 溶液起始浓度对 Pb（ II） 吸附效果的影响 Fig． 2 Effect of initial met al ion concentration on Pb（ II） adsorption
2． 4 pH 值的影响
由表 1 可以看出，水葫芦、桔子皮和活性炭对 Pb（ II） 的吸附 性能明显优于木屑、玉米屑等材料，水葫芦与活性炭的处理效果 差别不大，对 30 mg / L 的 Pb（ II） 的去除率均可达到 92% 以上，考 虑到水葫芦是一种环境污染物，相对于活性炭或桔子皮而言，其 来源 广 泛、收 集 成 本 低 廉，因 此，应 用 水 葫 芦 来 处 理 水 体 的 Pb（ II） 具有明显的优势。
图 3 溶液起始 pH 对水葫芦吸附 Pb（ II） 效果的影响 Fig． 3 Effect of initial pH on Pb（ II） adsorption by water hyacinth
当 Pb（ II） 溶液的 pH 值在 2． 0 ～ 8． 0 时，水葫芦始终保持着 对 Pb（ II） 大约 90% 的去除率。在 pH ＜ 2 时，水葫芦对 Pb（ II） 的吸附率急剧下降，实验还测定了当 Pb（ II） 溶液起始 pH 为 1． 5 时，水葫芦对 Pb（ II） 去除率下降至 51% 左右，这是因为当溶液中 pH 值很低时，溶 液 中 存 在 大 量 的 氢 离 子，它 们 会 与 水 体 中 的 Pb（ II） 竞争水葫芦上的吸附点位，从而导致 Pb（ II） 在水葫芦上 的吸附量急剧下降［7］； 而当溶液的起始 pH 值大于或等于 7 时， 可观察到溶液有混浊出现，说明有部分 Pb（ II） 以沉淀的方式被 去除，当 pH 继续增大时，水葫芦根对 Pb（ II） 的去除效果下降， 这是因为 Pb（ II） 在过高的 pH 时，产生的沉淀又会重新溶解在
摘 要： 通过静态吸附实验，研究了干体水葫芦对水中的重金属离子 Pb（ II） 的吸附性能，考察了吸附剂投加量、重金属溶液起
始浓度、溶液起始 pH 值及吸附时间对 Pb（ II） 去除效果的影响。研究结果表明，水葫芦对 Pb（ II） 吸附效果明显优于桔子皮、木屑和玉 米芯屑，具有吸附时间短、投加量少、适应 pH 值范围广的特点。
传统的 Pb（ II） 处理方法主要是石灰沉淀法，通过向水体中 加入一定量的石灰，在 pH 值达到一个特定范围时，将 Pb（ II） 转 变为难溶的重金属氢氧化物［3］。但该方法存在的缺点是 pH 值 难控制，出水 Pb（ II） 浓度难以达标，而且沉淀污泥产生量大，容 易造成二次 污 染。寻 找 廉 价 有 效 的 吸 附 材 料 来 处 理 水 体 中 的 Pb（ II） ，是目前国内外研究的热点。
Key words： water hyacinth； adsorption； Pb（ II） ； adsorption kinetics
铅是第一类重金属元素，水体中的 Pb（ II） 不能被生物降解， 并且容易在生物 体 内 积 累，对 水 体 环 境 和 人 类 健 康 造 成 严 重 威 胁［1］。人体内的 Pb（ II） 浓度较高时，会损害肝、肾和生殖系统， 影响大脑的功能和人体细胞最基本的活动，即使浓度较低时，也 会导致贫血、头痛、痢疾等疾病［2］。
2． 2 水葫芦投加量的影响
Pb（ II） 溶液起始浓度均为 30 mg / L，溶液 pH 值为 4． 7，向 Pb（ II） 溶液中投加不同量的水葫芦，振荡至平衡后测定溶液中 Pb（ II） 的浓度，计算 Pb（ II） 的去除率，结果见图 1。
可见对 30 mg·L － 1 Pb（ II） 溶液，加入 1． 0 g / L 吸附剂即可 达到对 Pb（ II） 理想的去除效果，吸附剂用量比其它文献中提到 的吸附剂用量少。
第 40 卷第 13 期
閤明勇等： 水葫芦对水中 Pb（ II） 的吸附性能研究
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水体。因此，当溶液的起始 pH 值小于 2． 0 或大于 8． 0 时，不利 于 Pb（ II） 的去除； 而 pH 值在 2． 0 ～ 8． 0 时，pH 对 Pb（ II） 的去除 影响不大。这也说明水葫芦可以在一个比较宽泛的 pH 值范围 内，实现对水体中 Pb（ II） 的有效去除。
Abstract： Pb（ II） adsorption from aqueous solution by dried water hyacinth was studied using batch technique． The effects of adsorbent dosage，initial concentration，initial pH and contact time on Pb（ II） adsorption were investigated． The results showed that water hyacinth was much more effective in Pb（ II） removal from aqueous solution than orange peel， sawdust and corn cob with respect to shorter equilibrium time，less adsorption dosage and broader pH range．
图 1 水葫芦投加量对 Pb（ II） 吸附效果的影响 Fig． 1 Effect of dosage of water hyacinth on Pb（ II） adsorption
2． 3 Pb（ II） 起始浓度的影响
由水葫芦和活性炭对不同浓度的 Pb（ II） 吸附效果（ 图 2） 可 以看出，在较低低浓度时（ 20 mg / L 以下时） ，活性炭对铅离子的 去除效果略好于水葫芦； 当铅离子浓度由 20 mg / L 逐渐增加时， 水葫芦对铅的吸附率仍保持增长趋势，去除率始终在 90% 以上； 而活性 炭 对 铅 离 子 的 去 除 率 则 呈 现 较 明 显 的 下 降 趋 势，当 Pb（ II） 的起始浓度为 100 mg / L 时，活性炭对铅离子的去除率降 至 66． 59% 。实验结果表明，在一定的 Pb（ II） 浓度范围里，水葫 芦表现出比活性炭更好的吸附效果。